초록
이 백서에서는 통신 제품에 사용되는 인쇄 회로 기판(PCB)의 분류, 재료 선택, 기술 동향, 설계 규칙 및 공정 표준에 대해 설명합니다. PCB 설계자와 공정 엔지니어가 사용할 수 있습니다.
인쇄 회로 기판의 목적과 기능
전자 통신 시스템에는 많은 인쇄 회로 기판이 사용됩니다. 이러한 기판은 하드웨어의 기능적인 부분입니다. 신체의 장기와 같습니다. 시스템이나 단말기의 보드는 회로를 전달합니다. 보드는 골격, 배선, 전원 및 신호의 경로를 형성합니다.
인쇄 회로 기판의 종류
용도 및 기술별로 PCB를 분류합니다. 구조와 기능에 따라 단면 기판, 양면 기판 및 멀티 레이어 보드.
PCB 기판 재료 유형 및 특성
기판 재료는 경질 기판과 연성 기판으로 나뉩니다. 경질 PCB에는 구리 피복 페놀 종이 라미네이트, 구리 피복 에폭시 종이 라미네이트, 구리 피복 에폭시 유리 섬유 라미네이트가 있습니다. 이들은 페놀 수지 또는 에폭시 수지를 바인더로 사용합니다. 종이 또는 무알칼리 유리 섬유를 보강재로 사용합니다. 한 면 또는 두 면을 구리 호일로 덮은 후에는 전기 절연 라미네이트가 됩니다.
이러한 기판 재료의 특성은 다음과 같이 널리 인정되는 국제 표준을 충족해야 합니다. IPC-4101 (경질 및 다층 인쇄 기판용 기본 재료 사양) 및 관련 IEC 출판물; 난연성은 일반적으로 다음을 통해 검증됩니다. UL 94 수직 화상 등급, 그리고 NEMA LI-1 / FR-4 지정은 국제적으로 유리 에폭시 라미네이트를 식별하는 데 사용됩니다. 글로벌 제조용 재료를 지정할 때는 전 세계 공급업체와 제작업체가 동등한 재고 제품을 찾고 일관된 성능을 보장할 수 있도록 IPC “슬래시 시트”(정확한 수지/원단/구리 조합) 또는 IEC 식별자를 참조하세요.
3.1 구리 클래드 에폭시 유리-섬유 라미네이트
이 라미네이트는 에폭시 수지를 바인더로, 유리 섬유 천을 보강재로 사용합니다. 종이 라미네이트보다 기계적 강도, 치수 안정성 및 내충격성이 우수합니다. 유전 상수 ε는 FR4 FR5는 4.3에서 4.9 사이입니다. 전기적 특성이 좋습니다. 더 높은 온도에서 작동할 수 있습니다. FR4는 130℃, FR5는 170℃까지 작동합니다. 습도의 영향을 덜 받습니다. 이것이 통신 장비에 널리 사용되는 이유입니다.
3.2 다층 보드용 에폭시 유리-섬유 본딩 시트(프리프레그)
B단계 에폭시 수지가 미리 함침된 유리 천 소재입니다. 다층 보드를 만들 때 사용합니다. 별도로 접착됩니다. 단일 레이어 또는 이중층 전도성 패턴 보드를 함께 적층합니다. 라미네이션 후에는 유전체 절연 층으로 작용합니다. 무알칼리 유리 천에 에폭시를 미리 함침시켜 만듭니다. 수지는 B 단계로 경화됩니다. 최종 압착 및 성형 후 에폭시가 완전히 경화됩니다. 그 결과 견고한 다층 PCB가 완성됩니다.
3.3 자체 소화(난연성) 구리 클래드 라미네이트
이 소재는 다른 구리 피복 라미네이트와 동일한 기본 특성을 가지고 있습니다. 또한 불에 잘 타지 않습니다. 과열된 부품으로 인한 발화 위험을 줄여줍니다. 또한 작은 화재 확산을 제한합니다. 화재 안전이 필요한 곳에 사용하세요.
3.4 구리 클래드 PTFE(테프론) 유리 섬유 보드
구리 피복 PTFE 보드는 PTFE(테프론)를 바인더로 사용하고 유리 섬유를 보강재로 사용합니다. 유전체 특성이 우수합니다. 유전체 손실이 낮고 탄젠트 손실(tgδ)이 10-³ 정도입니다. 유전 상수 범위가 넓습니다. 필요에 따라 다양한 기본 재료를 선택할 수 있습니다. 고온과 습기에 강합니다. 화학적 안정성이 우수합니다. 넓은 온도 범위에서 작동합니다. 이러한 특징 덕분에 고주파 및 마이크로파 통신 PCB에 이상적입니다.
하지만 PTFE 보드는 더 비쌉니다. 덜 단단합니다. 구리 호일 접착 강도가 낮습니다. 따라서 많은 수의 다층 보드를 제작하기가 어렵습니다. 일반적인 PTFE PCB 기본 재료는 Rogers, Taconic, Arlon, Metclad 및 GIL에서 제공합니다.
3.5 구리 클래드 금속 코어 PCB
금속 코어 PCB라고도 하는 이 제품은 유리 섬유 강화 소재 대신 다양한 두께의 금속판(일반적으로 알루미늄)을 사용합니다. 특수 처리 후 금속 표면은 유전체 층으로 덮여 있습니다. 유전체는 열 저항이 낮고 절연성이 높으며 접착력이 강합니다. 그런 다음 필요한 두께의 구리 호일을 유전체 표면에 접착합니다.
금속 코어 PCB는 고밀도 조립 및 고출력 밀도에 사용됩니다. 손실이 큰 전원 회로에 사용합니다. 열 방출이 우수하고 치수 안정성이 좋다는 장점이 있습니다. 금속 베이스는 차폐 기능도 제공합니다. 현재 제품은 버그퀴스트와 같은 공급업체와 정보산업부 51연구소와 같은 연구소의 재료를 사용합니다.
3.6 유연한 PCB 기판 재료
유연한 PCB 기판은 얇은 플라스틱 필름에 구리 호일을 접착하여 만들어집니다. 일반적인 플라스틱 필름 기본 재료는 다음과 같습니다:
(1) 폴리에스테르 필름. 작업 온도는 80 ℃ ~ 130 ℃입니다. 융점이 낮습니다. 납땜 온도에서 부드러워지고 변형됩니다.
(2) 폴리이미드 필름. 유연성이 우수합니다. 납땜하기 전에 열처리로 흡수된 수분을 제거합니다. 건조 후 안전하게 납땜할 수 있습니다. 일반 접착식 폴리이미드 필름은 150℃에서 연속적으로 작동할 수 있습니다. FEP를 중간 필름으로 사용하고 특수 융착 접착제를 사용한 폴리이미드 소재는 250℃에서 작동할 수 있습니다.
(3) 불소화 에틸렌 프로필렌 필름(FEP). 폴리이미드 및 유리 천과 함께 자주 사용됩니다. 유연성이 좋습니다. 습기, 산, 용제에 대한 저항성이 높습니다.
PCB 기술 개발의 주요 동향
PCB 개발의 주요 트렌드는 고밀도입니다. 고밀도를 달성하는 방법에는 미세 라인, 작은 비아 홀, 더 많은 레이어, 블라인드 비아 및 매립 비아 등이 있습니다. 고밀도(HDI)를 위한 일반적인 공정은 빌드업 다층(BUM) 기술입니다.
구리 클래드 에폭시 유리 섬유 라미네이트의 주요 성능 지수 및 구리 호일 두께 선택
라미네이트에는 두께와 동박 두께 외에도 다른 특성이 있습니다. 박리 강도, 뒤틀림, 유전체 강도, 절연 저항, 유전 상수, 유전체 손실 탄젠트, 내열 충격성, 흡습성, 난연성 등이 여기에 포함됩니다. 구리 피복 에폭시 유리 섬유 라미네이트에 대한 기술 요구 사항은 GB/T4725를 충족해야 합니다.
구리 호일 두께는 인쇄된 도체의 정밀도와 제조 시 최소 도체 폭에 큰 영향을 미칩니다. 일반적인 규칙은 구리가 두꺼울수록 에칭 언더컷이 커진다는 것입니다. 인쇄된 도체가 더 좁아집니다. 도체 폭이 너무 작아지면 생산할 수 없습니다. 따라서 PCB 최소 도체 폭을 설정할 때는 전류, 라우팅 밀도 및 기타 규칙 외에 구리 두께를 고려해야 합니다.
데이터에 따르면 35μm 구리 호일의 경우 도체 폭이 0.15mm보다 커야 합니다. 18μm 구리 호일의 경우 도체 폭은 0.1mm보다 커야 합니다.
PCB 외곽선 선택, 두께 및 단일 기판 크기
6.1 싱글 보드 개요 선택
PCB는 일반적으로 길이와 너비가 비슷한 직사각형을 사용합니다. 이상한 모양의 보드는 피하세요. 라인을 쉽게 옮기고 랙에 삽입할 수 있도록 모서리에 작은 원형 호 또는 모따기를 사용할 수 있습니다.
매우 작은 기판(예: 100mm × 100mm보다 작은 기판)은 패널화해야 합니다. 한 제품의 여러 보드 유형이 동일한 레이어 수, 동일한 두께 및 유전체 레이어, 동일한 구리 두께 및 동일한 수량을 갖는 경우 단일 패널로 결합합니다.
6.2 PCB 두께
기능, 부품 질량, 일치하는 커넥터 사양, 보드 크기 및 기계적 하중에 따라 보드 두께를 선택합니다. 쉽게 변형되는 대형 보드의 경우 리브 또는 프레임을 추가하여 보드를 강화하세요.
300mm × 250mm 미만의 보드의 경우 일반적으로 1.6mm 두께가 일반적입니다. 백플레인 및 더 큰 단일 보드는 2mm보다 두꺼워야 합니다. 그러나 프레스 용량으로 인해 처리가 제한됩니다. 두께는 일반적으로 4mm 미만이어야 합니다.
6.3 PCB 외형 치수 시리즈
랙에 배치되지 않은 PCB의 경우 보드 치수 시리즈는 GB9315를 참조하세요. 캐비닛에서는 에지 커넥터가 있는 플러그인 PCB가 일반적입니다.
참고 사항 및 간단한 조언
- 표준을 충족하고 제조업체가 재고를 확보할 수 있는 재료를 선택합니다. 이렇게 하면 지연이 줄어듭니다.
- 고주파 보드의 경우 손실이 적고 유전율이 안정적이어야 하는 경우 PTFE 기반 소재를 사용하세요. 비용 및 제작 한도를 확인하세요.
- 열에 민감한 전원 보드의 경우 열 확산을 개선하기 위해 금속 코어 보드를 고려하세요.
- 연성 회로의 경우 납땜 및 온도에 따라 폴리이미드 또는 FEP 유형을 선택합니다. 재료가 수분을 흡수하면 건조하세요.
- HDI 설계의 경우 비아 및 레이어 빌드를 일찍 계획합니다. 블라인드 또는 매립형 비아가 많이 필요한 경우 빌드업 방법을 사용합니다.
- 제조 시 도면에 최종 두께, 레이어 페어 코어 두께, 필요한 경우 레이어당 구리 무게, 어떤 레이어가 신호이고 어떤 레이어가 평면인지, 중요 네트에 대한 목표 임피던스 등 중요한 항목을 나열하세요. 정확한 프리프레그 시트가 필요하고 설계자가 자신 있게 지정할 수 있는 경우가 아니라면 제조업체에서 임피던스와 총 두께를 충족하도록 프리프레그 배치를 설정한다는 메모를 추가하세요.
